大气气溶胶辐射强迫及气候效应的研究现状

中国地区大气气溶胶辐射强迫及区域

气候效应的数值模拟

周秀骥󰀁󰀁李维亮󰀁󰀁󰀁󰀁󰀁罗云峰󰀁󰀁󰀁

(中国气象科学研究院,北京󰀁100081)󰀁(北京大学地球物理系,北京󰀁100871)

摘󰀁要󰀁󰀁利用太阳直接辐射日总量和日照时数等多年观测资料,反演了中国地区大气气溶

胶0󰀁75󰀁m光学厚度的年、月平均值,分析了我国大气气溶胶状况的时空分布特征。据此,

在中国区域气候模式中考虑气溶胶的辐射影响,模拟中国地区气溶胶直接辐射强迫的大小及

气候响应的季节变化特征。计算结果表明:我国大气气溶胶光学厚度多年平均分布状况是以

四川盆地为大值中心向四周减少;长江中下游武汉附近和南疆盆地为另两个大值中心;青藏

高原为气溶胶低值区;我国绝大部分地区春季气溶胶光学厚度值最大,各地气溶胶光学厚度

最小值出现的季节则有所不同。气溶胶辐射强迫介于-5󰀁3~-13W/m2之间;辐射强迫具有

春、夏季大,秋、冬季小,冬季南方偏大,夏季北方偏大的特征。气溶胶辐射强迫的分布与

其光学厚度的分布基本一致。由于气溶胶的影响,中国大陆地区地面气温均有所下降,四川

盆地到长江中下游地区以及青藏高原北侧到河套地区降温最为明显,分别可达-0󰀁4oC和-

0󰀁5oC。气候响应具有明显的季节特征。地面气温的变化除与辐射强迫的大小有关外,还受大

气环流的影响。

关键词󰀁󰀁中国󰀁气溶胶󰀁辐射强迫󰀁气候响应󰀁季节变化

1󰀁引言

随着对地球系统内各种物理过程认识的深化,以及探测和计算机技术的发展,大气

气溶胶辐射效应及对气候变化的可能影响已成为近年来的一个热点话题。其中由于人类

活动产生的气溶胶对气候的辐射强迫,更是地球环境变化研究与预测中一个受到关注的

问题。已有不少观测事实和数值模拟研究揭示出气溶胶对气候的辐射强迫的重要

性[1,2]。由于气溶胶时、空分布的不确定及粒子物理、化学特性的多变性,加上观测资

料的严重缺乏,使得大气气溶胶成为当今气候变化与预测研究中一个既重要又难以估计

科技创新导报2015 NO.35Science and Technology Innovation Herald工业技术

科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1631 大气气溶胶与气候效应的研究现状

我们所说的大气溶胶，就是对悬浮在大气当中的颗粒物

的总称。在大气溶胶中包含着许多的溶胶粒子这些溶胶例子

包括沙尘气溶胶、海盐气溶胶等。如今，相关的研究人员通

过实际的研究发现，气溶胶会在一定的程度上影响到全球的

气候变化，甚至还能够主导大气灰霾污染。

在第三次IPCC评估报告当中我们看到，气溶胶在众多

影响气候的因子当中是最不确定的，因此，也是最需要我们

去进行研究以及社深入认识的。IPCC第三次评估报告认

为，工业革命之后，太阳常数变化的贡献估计为温室气体增

加引起的全球年均辐射强迫为2.4 W/m2，误差在10%左右，

但对各种气溶胶产生的辐射强迫估计却并不确定。

此外，大气溶胶能够对云的物理以及光学特性进性改

变，并且使得气候受到影响，河中影响也被成为气溶胶的间

接气候效应。

目前，国内外已经对大气气溶胶的特性进行了一些列的

实验进行研究，并掌握了其中的一些特性。WMO全球大气

观测网络等观测网络，提供了全球观测结果，为大气气溶胶

的特性分析提供了十分重要的信息。

目前，国际上正通过发展卫星遥感的方式来对大气溶胶

光学特性进行观测。中高分辨的光谱仪、多角度成像光谱仪

的出现就是建立在此基础上，其主要的应用方向就是对气溶

胶的光学特性进行研究。

如今，气溶胶直接辐射强迫评估已经有了很多新的进

展，例如野外观测实验通过地面的观测能够直接获得气溶

胶的辐射强迫。其他的资料分析如基本地面辐射网络等，也

开展了有关气溶胶光学性质的连续观测。空间分布的不均匀

则是因为气溶胶存在周期较短，此外，这还与气溶胶产生机

制以及沉降过程有着很大的关联。除此之外，气溶胶的结构

会受到混合状态的影响，这同时也会影响到气溶胶的几何形

工业技术　．—２０１　５—ＮＯ．３５Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｅｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ团圆噩圃ｌ　一■一二　崔■　‘■一Ｉ　■　

ＤＯＩ：１０．１６６６０／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７４－０９８Ｘ．２０１５．３５．１６３　

大气气溶胶的辐射与气候效应研究　

王浩然　

（成都信息工程大学大气科学学院四川成都６１０２２５）　

摘　要：该文从实际出发，对“中国大气溶胶及其气候效应的研究”的目的，科学问题等进行了介绍。这一个项目预期在我国的大　

气溶胶理化与光学特点的分布、大气灰霾预报方法，气候效应等方面展开系统的研究，从而降低气候效应的不确定性，提高对气　候预估的可靠程度。对大气气溶胶以及气候效应建立研究，不仅能在全球气候的问题上贡献力量，同时也能为我国的环境外交，　

雾ｊ｜Ｅ控制等提供支持。　

关键词：气溶胶　辐射气候效应　大气灰震　

中图分类号：Ｐ４６８．１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９８ｘ（２０１５）ｌ２（ｂ）一０１６３—０２　

１大气气溶胶与气候效应的研究现状　

我们所说的大气溶胶，就是对悬浮在大气当中的颗粒物　的总称。在大气溶胶中包含着许多的溶胶粒子这些溶胶例子　

包括沙尘气溶胶、海盐气溶胶等。如今，相关的研究人员通　

过实际的研究发现，气溶胶会在一定的程度上影响到全球的　气候变化，甚至还能够主导大气灰霾污染。　

在第三次ＩＰＣＣ评估报告当中我们看到，气溶胶在众多　影响气候的因子当中是最不确定的，因此，也是最需要我们　

去进行研究以及社深入认识的。ＩＰＣＣ第三次评估报告认　为，工业革命之后，太阳常数变化的贡献估计为温室气体增　

加引起的全球年均辐射强迫为２．４　Ｗ／ｍ　，误差在１０％左右，　

但对各种气溶胶产生的辐射强迫估计却并不确定。　此外，大气溶胶能够对云的物理以及光学特性进性改　

变，并且使得气候受到影响，河中影响也被成为气溶胶的间　

接气候效应。　目前，国内外已经对大气气溶胶的特性进行了一些列的　

第ｌ４卷第６期　解放军理工大学学报（自然科学版）　２０１３年ｌ２月　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ＰＬＡ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　ＶｏＩ．１４　Ｎｏ．６　Ｄｅｃ．２０１３　

亚洲地区沙尘和人为气溶胶的分布及气候效应　

沈新勇　。　，　黄文彦　，　黄　伟ｈ。，　陈明诚　

（１．南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室，江苏南京２１００４４；２．南京信息工程大学气象灾害预报预警与　评估协同创新中心，江苏南京２１００４４；３．中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，北京１０００８１）　

摘　要：利用耦合气溶胶化学过程的高分辨率区域气候模式ＲｅｇＣＭ４，模拟研究了２０００￣２００９年亚洲地区　沙尘和３种人为气溶胶（硫酸盐、黑碳、有机碳）的时空分布和直接气候效应。结果表明，模拟的气溶胶光学　厚度在沙尘源区附近较为准确，但在人为活动影响较大的地区偏小。４种气溶胶的综合作用引起大气层顶　负的辐射强迫，从而造成了地表气温的下降。降水方面，冬夏２季气溶胶对模拟区域的影响都以降水减少为　

主，这与气溶胶增加大气稳定度，减少地表蒸发并产生了偏北风距平有关。沙尘和人为气溶胶各自都能引起　气温的下降和降水的减少，２类气溶胶都能造成的偏北风距平对我国南方降水的减少有重要作用。在人类　

活动密集区，人为气溶胶引起的气候效应约占总的４种气溶胶气候效应的５０　。　关键词：区域气候模式；人为气溶胶；沙尘；光学厚度；气候效应　

中图分类号：Ｐ４３５　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００９—３４４３．２０１３．０３．２４０　

Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｄｉｒｅｃｔ　ｃｌｉｍａｔｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｄｕｓｔ　ａｎｄ　

ａｎｔｈｒＯｐＯｇｅｎｉｃ　ａｅｒｏｓｏｌｓ　ｏｖｅｒ　Ａｓｉａ　

ＳＨＥＮ　Ｘｉｎｙｏｎｇ　’。　，ＨＵＡＮＧ　Ｗｅｎｙａｎ　，ＨＵＡＮＧ　Ｗｅｉ　，ＣＨＥＮ　Ｍｉｎｇｃｈｅｎｇ